- 孙媛媛;孙凯祺;
<正>随着分布式能源及电动汽车、直流建筑等柔性负荷的广泛接入,传统配用电系统源侧和负荷侧直流化趋势明显,配用电系统面临电压双向越限、变电站潮流反送等问题,系统分布式新能源承载能力和潮流调控能力受到严峻挑战。相比于传统配用电系统,直流配用电系统运行更加平稳并且具备灵活功率互济和潮流控制能力。随着用户对供电可靠性和供电质量要求的进一步提升,直流配用电技术为电力系统可再生能源的有效接纳、发-储-用灵活协调提供了新的发展契机。然而,当前直流配用电还处于初级发展阶段,虽然已经有部分代表性示范工程投运,但仍然有许多新的技术挑战亟须解决,基于直流配用电系统开展运行控制关键技术研究具有重要意义。
2025年01期 v.42;No.290 2+1页 [查看摘要][在线阅读][下载 691K] - 梁博远;刘效辰;刘晓华;张涛;王骅;李志江;刘加根;
面向“双碳”目标,建筑是发展分布式光伏与电动汽车有序充电的重要场景。大量光伏与充电桩接入建筑配电系统,给城市低压配电网带来了巨大的增容压力。为此,提出了一种面向城市更新需求的建筑直流微电网控制方法。将柔性直流充电桩与分布式光伏连接组成直流微电网,通过充电桩功率主动调节优先消纳光伏,再将直流微电网接入建筑交流配电系统,实现与电网友好的交直流系统能量互济。该系统采用基于直流母线电压带的分散式控制方法,各变换器独立检测直流母线电压从而决定运行模式。最后通过模拟仿真验证了该方法在暂态以及全年运行中的有效性。该方法可在不额外增加建筑配电系统容量和储能设备的条件下,保障车辆充电需求并提高分布式光伏消纳率。
2025年01期 v.42;No.290 3-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2523K] - 于泽学;张雨宁;占柠;郝治国;王挺;
直流微电网是未来电力系统的重要发展方向。为了加快故障恢复速度、减少用户停电时间,直流微电网的故障定位技术至关重要。提出了基于暂态电流波形拟合的直流微电网线路故障单端定位方法。该方法基于直流微电网的高频等效模型,推导出与故障距离和电阻有关的故障电流时域表达式,再通过对实测故障电流波形进行拟合,估计电流时域表达式中的未知参数,进而实现故障距离的精确估计。最后分别在基于MATLAB/Simulink的三端环状直流微电网仿真环境以及硬件测试环境下,对所提故障定位方法的可行性和有效性进行了充分验证,结果表明该方法具有较高的故障定位精度、速度和噪声鲁棒性。
2025年01期 v.42;No.290 13-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 4003K] - 刘健芸;吴广禄;王姗姗;谢依帆;尹睿;
右半平面(right half plane,RHP)零点诱发的非最小相位响应会显著恶化控制系统的动态性能。构建了电压源型换流器并网系统的单输入单输出(single-input single-output,SISO)传递函数模型,揭示了弱联接条件下并网系统在整流/逆变运行模式、电网阻抗及运行状态等对RHP零点产生机制的影响机理,探明了SISO开环传递函数RHP零点与其非最小相位动态的关联机制,分析了并网系统RHP零点对锁相环等控制带宽的作用规律。基于MATLAB/Simulink验证了分析的正确性。
2025年01期 v.42;No.290 24-33+42页 [查看摘要][在线阅读][下载 4211K] - 尹聪聪;王大治;刘博;张千一;高家元;赵晋斌;
储能系统是直流微电网的关键组成部分,针对多个储能单元荷电状态(state of charge,SOC)不一致产生的过充或过放问题,提出了一种具有电压补偿的SOC均衡控制策略。该方法在下垂控制中引入一个与SOC有关的补偿函数,且能根据SOC的变化进行动态调整,从而改变储能变流器输出电流的大小,实现SOC均衡和负荷电流的合理分配。最后通过对比试验验证了该方法的有效性,与传统方法相比,能够更加快速实现SOC的均衡,确保直流微电网的稳定运行。
2025年01期 v.42;No.290 34-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 6941K] - 周琦;袁宇波;张宸宇;刘建;刘瑞煌;王鑫达;
为了解决大规模分布式光伏接入给配电网带来的倒送重过载问题,从接入方式出发,提出分布式光伏直流汇聚接入方案及多级协同控制策略。该方案相比于常规的交流接入方案可进一步降低投资成本,增加光伏接入半径,同时避免了电能质量问题。该控制策略与最大功率点跟踪方式不同,当分布式光伏大发时,并网变换器转变为恒功率控制模式,限制并网变换器的输出功率,同时分布式光伏变换器采用电压-功率下垂控制策略,维持直流母线电压在可控范围内,实现了分布式光伏的可调可控。仿真结果表明,所提的多级协调控制策略具有良好的暂稳态控制性能,可保证直流母线电压的稳定,同时根据下垂系数对不同分布式光伏输出功率进行灵活控制,保证了输出功率在可控范围之内,对后续农村地区分布式光伏的并网提供了理论参考。
2025年01期 v.42;No.290 43-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 2827K] - 张帅;王辉;李欢;王成;张涛;李庆民;
直流汇聚与远距离传输并网的海上风电全直流系统与交流系统相比具有诸多优点,但目前尚有系统拓扑、运维及可靠性等诸多问题未解决。直流汇聚系统现有方案故障恢复与黑启动需要的能量多依赖于独立的反向拓扑,增大了运行成本。利用提出的新型四象限隔离型DC/DC变换器拓扑的自身特性,提出和设计实现了拓扑反向重构与能量传输,为风场故障恢复与黑启动提供了低成本辅助方案。该拓扑利用反并联晶闸管构成串联谐振DC/DC变换器二次侧电路,可实现DC/DC变换器的四象限运行。首先,重点分析了拓扑反向运行模式工作原理及参数关系,并设计了反向电压闭环控制策略。其次,利用分段状态空间方程得到变换器在电感电流连续模式(continuous current mode,CCM)以及2种电感电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)下的谐振变量时域表达式,并利用其获得反向运行时的谐振电流应力。通过时域分析法和功率守恒推导了电压增益与品质因数、开关频率之间的数学关系,划分了反向运行时的5种工况,并设计了控制策略。最后,通过MATLAB/Simulink仿真以及样机实验验证了反向运行策略的有效性。
2025年01期 v.42;No.290 52-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 4102K] - 袁金荣;赵志刚;冯云;黄毅翔;黄猛;于凤国;
我国“3060”碳达峰、碳中和愿景的践行正牵引千行百业绿色经济转型,其中建筑能源系统的转型成为关键之一。聚焦于光储直柔建筑中电梯的直流化技术,探讨其在节能减碳及产业提质方面的潜力和实践应用价值。电梯作为建筑内仅次于空调的能耗大户,其能耗约占建筑总能耗的15%,特别是高层建筑能耗占比更高。推动电梯直流化,提高其运行能效水平、能量回收效益和安全可靠性,对于构建低碳、高效的建筑光储直柔新型能源系统具有重要意义。首先,概述了电梯直流化技术的研究现状,分析了中国电梯法规和标准要求,为电梯直流化提供了法规遵循和技术参考建议框架。同时,提出了一种直流电梯设计方案,并通过在珠海光伏未来屋直流社区搭建直流电梯实例进行了详细的实证运行应用分析。结果表明,直流电梯在不同载重和运行状态下均能表现出良好的节能效果、运行稳定性和电网友好性。最后,给出了电梯直流化升级对原有安全回路和控制逻辑的变更影响评估,总结了宽范围供电电压下的强稳定运行能力、馈能型变流器应用带来的系统效率提升等优势。展望未来,直流电梯技术有望开辟电梯产业绿色低碳发展与提质增效新赛道,在别墅、城市更新、低/零碳建筑、老旧小区加装电梯等场景中得到广泛应用,为建筑光储直柔系统的全面实现提供支持。
2025年01期 v.42;No.290 64-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 2196K] - 宋美琪;李洪全;武浩;范岳;张鹏;商和龙;丁浩;范宏进;
“电力零碳”是实现“双碳”目标的重要支撑,采用可再生能源发电是实现“电力零碳”的重要举措。电力高比例可再生能源接入配电网给配电网电压控制带来了巨大挑战。同时,风能场站等可再生能源具有高随机性和间歇性等特点,传统电压控制方法在高比例可再生能源渗透的情景下无法取得满意的控制效果。为解决以上电压控制问题,提出了一种基于双层随机模型预测控制的电压控制方法。在所提方法中,变压器和并联电容在上层以小时为周期进行控制,而下层控制器以15 min为控制周期对分布式发电(distributed generation,DG)的输出进行调节。所提方法综合了模型预测控制和随机优化的优点,能实现有效的电压控制效果,并降低碳排放。基于改进IEEE 33节点系统中的仿真结果表明,所提方法能有效协调不同的电压调节设备,在高随机性可再生能源渗透下能取得良好的电压控制效果,保证配电网运行的经济性,有效降低配电网络运行的碳排放。
2025年01期 v.42;No.290 72-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2768K]